Entre os v´arios tipos de motores, devido `a sua constru¸c˜ao simples e versatilidade, os motores el´etricos s˜ao os mais utilizados na ind´ustria. Na ind´ustria portuguesa s˜ao respons´aveis por mais de 70% do consumo de eletricidade. Os motores el´etricos podem funcionar em DC ou em AC. Dentro da gama de motores AC, os motores ass´ıncronos ou
de indu¸c˜ao s˜ao os de utiliza¸c˜ao mais frequentemente devido `a sua simplicidade, robustez, baixo investimento e manuten¸c˜ao reduzida [44].
5.3.1 Varia¸ c˜ ao eletr´ onica de velocidade
De modo geral, as aplica¸c˜oes com um potencial elevado para redu¸c˜ao do consumo energ´etico por parte dos motores el´etricos s˜ao a bombagem, ventila¸c˜ao e compress˜ao, devido ao facto de estes mecanismos transmitirem for¸ca motriz a um fluido de caudal normalmente constante, logo com velocidade de rota¸c˜ao e potˆencia fixas, para um determinado ponto da curva caracter´ıstica do conjunto [44].
Por´em, em grande parte das aplica¸c˜oes, os caudais necessitam de ser ajustados atrav´es de dispositivos de estrangulamento, por exemplo, com v´alvulas reguladoras de press˜ao, dampers ou registos de caudal. Este ajuste serve para adaptar a perda de carga da ins-tala¸c˜ao `a curva caracter´ıstica de funcionamento - evolu¸c˜ao do caudal fornecido em fun¸c˜ao da press˜ao de trabalho - de cada equipamento, de modo a que este possa funcionar num regime de press˜ao e caudal adequados, quer em termos de eficiˆencia (el´etrica, mecˆanica e h´ıdrica/aer´aulica), quer em termos de longevidade dos componentes. Este fen´omeno, ainda que eficaz, resulta em perdas de carga consider´aveis no sistema e, por conseguinte, em desperd´ıcios de energia [44].
Como agravante deste desperd´ıcio energ´etico, o sobredimensionamento dos motores el´etricos ´e uma pr´atica comum devido `a utiliza¸c˜ao consecutiva e/ou excessiva de coeficientes de seguran¸ca [44].
Neste contexto, devido `a necessidade de adaptar a velocidade do motor `as necessidades exigidas, surgiram os dispositivos de Varia¸c˜ao Eletr´onica de Velocidade (VEV).
Excluindo as propriedades dos pr´oprios motores de indu¸c˜ao como, por exemplo, o n´umero de p´olos, a velocidade de rota¸c˜ao destas m´aquina el´etricas ´e determinada pela frequˆencia da tens˜ao de alimenta¸c˜ao. Como tal, de modo a controlar a velocidade destes motores sem recurso a diapositivos mecˆanicos externos, ´e necess´ario variar a frequˆencia de tens˜ao de alimenta¸c˜ao [44].
Com a VEV ´e poss´ıvel alcan¸car uma redu¸c˜ao controlada da potˆencia dos motores como consequˆencia da diminui¸c˜ao e adapta¸c˜ao da velocidade de rota¸c˜ao. A utiliza¸c˜ao destes variadores pode gerar:
• Economia de energia ativa;
• Incremento do fator de potˆencia, logo uma maior disponibilidade nas redes de distri-bui¸c˜ao;
• Menor desgaste, logo custos de manuten¸c˜ao inferiores [7].
Normalmente, os VEV convertem a corrente alternada da rede (AC) de 50 Hz em corrente cont´ınua, para posteriormente sintetizar uma frequˆencia vari´avel, entre 0 e 150 Hz, em fun¸c˜ao da natureza da aplica¸c˜ao. Ainda que existam diversos tipo de configura¸c˜oes eletr´onicas, a configura¸c˜ao esquem´atica presente na Figura 5.2 ´e a mais comum.
r aaç o r u a
Figura 5.2: Configura¸c˜ao comum de um variador eletr´onico de velocidade [44].
Como observ´avel, este tipo de dispositivo VEV ´e constitu´ıdo por um rectificador capaz de converter a tens˜ao alternada em cont´ınua e por um inversor que converte a tens˜ao cont´ınua em alternada, `a frequˆencia desejada. Sistemas de VEV deste tipo podem, no entanto, provocar picos de corrente na instala¸c˜ao, principalmente no arranque dos motores e quando a velocidade ´e mais elevada. Como tal, a instala¸c˜ao destes equipamentos n˜ao deve ser feita de forma leviana, pelo que deve ser bem estudada a aplica¸c˜ao em quest˜ao.
Os mais recentes dispositivos de VEV vieram alargar a gama de aplica¸c˜oes em que ´e proveitosa a varia¸c˜ao da velocidade dos motores AC. De salientar que quanto maior for a varia¸c˜ao do regime de carga de um motor, maior ´e a viabilidade da aplica¸c˜ao da VEV uma vez que existe um potencial de economia superior [7].
5.3.2 Potencial de redu¸ c˜ ao
Estando perante uma instala¸c˜ao CIE com hor´arios de labora¸c˜ao extensos, entre dois e trˆes turnos di´arios, existe um potencial de redu¸c˜ao do consumo energ´etico nos motores el´etricos AC sem VEV. Como constat´avel na Figura 4.22, a potˆencia total deste conjunto de equipamentos ´e de aproximadamente 291 kW, o que representa cerca de 18% de toda a potˆencia el´etrica da instala¸c˜ao.
Na Tabela B.2 do Apˆendice B est˜ao listados os motores sem VEV identificados na instala¸c˜ao. Para cada equipamento foram recolhidas as respetivas potˆencias nominais, os turnos di´arios de utiliza¸c˜ao e o fator de utiliza¸c˜ao. Como resultado destes dados, ´e poss´ıvel determinar a estimativa de consumo di´ario de cada motor el´etrico.
E no entanto necess´´ ario identificar as aplica¸c˜oes e/ou equipamentos em que a ins-tala¸c˜ao de VEV ou, por ventura, a substitui¸c˜ao por motores mais eficientes ´e economica-mente vi´avel. Da informa¸c˜ao recolhida nos trabalhos de auditoria, destacam-se os motores el´etricos das bombas de circula¸c˜ao dos banhos de anodiza¸c˜ao. Estes motores apresentam um potencial de melhoria significativo devido ao elevado fator de utiliza¸c˜ao, como iden-tificado na Tabela C.2 do Apˆendice C. Por sua vez, a estimativa de consumo anual do conjunto das bombas do grupo de arrefecimento da Anodiza¸c˜ao est´a resumida na Tabela 5.5. Nesta estimativa foram, mais uma vez, considerados 250 dias de labora¸c˜ao.
Tabela 5.5: Bombas circuladoras do grupo de arrefecimento da Anodiza¸c˜ao e respetivo consumo anual.
Equipamento Pn[kW] Un. Consumo anual[kWh] tep/ano
Bomba de ´acido 4,0 4 57 600 12,38
Bomba de ´agua 1 2,2 1 7 920 1,70
Bomba de ´agua 2 4,0 1 14 400 3,10
Bomba doschillers 4,0 1 16 000 3,44
Total 14,2 7 95 920 20,62